基于wincc的液體混合仿真系統設計畢業設計說明書-資料下載頁

【導讀】下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地。及其它教育機構的學位或學歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過。貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。提下，學校可以公布論文的部分或全部內容。在工業生產中飲料生產、酒廠配液等等都離不開液體混合。傳統的液體混合裝置完全。以進行及時的調整與改進，可以避免一些故障的發生，減少不必要的損失。本文詳細介紹了基于西門子PLC的液體混合控制系統設計。采用組態軟件WinCC控制。錄、報警記錄等界面，實現了基于WinCC的液體混合控制系統的仿真。該控制系統配置靈。活、控制可靠、維修方便，提高了生產效率，保證了系統穩定運行。

　　

【正文】 點擊用戶管理器，在授權 欄里選中改變畫面，進行登錄名，密碼的設置，然后進入已新建的登錄畫面中。 在右側的對象選項板中選擇窗口對象中的按鈕，然后對按鈕進行組態，點擊右鍵對象屬性，選擇事件，點擊按鈕中的鼠標動作，單擊右鍵進入 C 動作，對于用戶登錄及進入畫面需要輸入不同的腳本程序，點擊確定，即可完成對按鈕的組態。 用于用戶登錄按鈕的添加程序如下： pragma code() include pragma code() PWRTLogin(39。139。)。 基于 WinCC 的液體混合仿真系統設計 20 SetTagBit(denglu， 1)。 用于進入系統按鈕的添加程序入下： SetTagBit(denglu， 0)。 OpenPicture(液體混合控制系統 .PDL)。 組態過程如圖 49,410 所示。 圖 49 設置對象屬性 圖 410 添加腳本程序 吉林化工學院畢業設計說明書 21 在登錄畫面中，也可插入圖片，點擊對象選項板中的智能對象，點擊圖形對象，即可在圖庫里添加圖片。 系統登錄畫面如圖 411 所示。 圖 411系統登錄畫面 創建變量 在上位機組態中，變量的創建是實現動畫的主要步驟，創建過程如圖 412， 413 所示。 圖 412 添加驅動程序 基于 WinCC 的液體混合仿真系統設計 22 圖 413變量創建 點擊變量管理右鍵，添加新的驅動程序，選擇 SIMATIC S7 Protocol 項，點擊確認，將在變量管理欄中出現這一項，選擇 MPI，在其右側區域，點擊鼠標右鍵，選擇新程序驅動鏈接 ，要注意，在屬性中，需將插槽號改為 2，否則會導致上位機與下位機無法通訊。在其內部即可新建所需變量。 本設計在上位機組態中，所需變量主要由以下變量組成： 1． 控制開關變量： Astart,Bstart,Cstart,motorstart。 2． 手動故障變量： Afault,Bfault,Cfault,motorfault。 3． 報警變量： Aalarm,Balarm,Calarm,Malarm， levelalarm。 4． 液位檢測變量： HH,HL. 主畫面上的變量鏈接 變量鏈接是上位機與下位機 通訊的重要步驟 ，如果不能夠進行正確的變量鏈接，則會導致上位機與下位機通訊出錯。 打開主畫面后，選中所需鏈接的對象，點擊右鍵屬性，在背景顏色后的動態欄中點擊右鍵，選擇動態對話框項，在表達式中選擇所要鏈接的變量，選擇合適的數據類型與背景顏色，即可完成變量的鏈接。 變量鏈接主要步驟如圖 414， 415 所示。 吉林化工學院畢業設計說明書 23 圖 414 設置對象屬性 圖 415 變量鏈接 創建報警畫面 在所有工業生產中，都會不可避免的發生一些隨機的故障，所以在控制系統中，需要對報警進行實時的顯示，才能對故障進行實時的維 修，盡可能減少損失。 基于 WinCC 的液體混合仿真系統設計 24 本次設計中，在上位機中添加了報警畫面，以便對故障進行實時報警。在編輯報警畫面之前，要進行報警記錄以及變量記錄的編 輯，才能使報警畫面在系統運行時進行動態顯示。 在報警記錄頁面中，如有模擬量報警，則需添加模擬量報警，并要在變量記錄里面新建一個模擬量變量，才能在報警記錄頁面中添加上這個模擬量報警，二進制報警則在消息變量里進行直接添加，雙擊消息變量列，將出現變量管理，此時，就可把所需的報警變量按編號添加到報警記錄列表里。 編輯報警記錄 ，變量記錄 如圖 416， 417 所示。 圖 416 報警 記錄編輯 圖 417 變量記錄編輯 吉林化工學院畢業設計說明書 25 在變量記錄頁面中，在左上方的歸檔處，點擊右鍵，選擇歸檔向導，點擊下一步，創建一個英文名，再點擊下一步，將出現打開變量管理器一欄，此時就可添加在變量管理內所創建的需要進行報警顯示的變量。此時完成報警畫面之前所需進行的工作。報警畫面創建如圖 418 所示。 圖 418 報警畫面 在報警畫面中，在對象選項版中選擇控件，單擊 WinCC Alarm Control 項，在畫面上拖動，即可得到所示報警畫面。按鈕添加步驟及組態，在創建主畫面中已詳細表述，在這里就不再贅述。 基于 WinCC 的液體混合仿真系統設計 26 第 5 章 觸摸屏軟件 WinCC Flexible 簡介 西門子視窗控制中心 SIMATIC（ Windows Control Center）是 HMI/SCADA軟件中的后起之秀， 1996 年進入世界工控組態軟件市場，當年就被美國 Control Engineering 雜志評為最佳 HMI 軟件，以最短的時間發展成第三個在世界范圍內成功的 SCADA 系統；而在歐洲，他無可爭議地成為第一 [8]。 在過程日趨復雜、對機器和設備功能的要求不斷增加的環境中，獲得最大的透明性對操作員來說至關重要。人機界面 (HMI)提供了這種透明性。 HMI 系統代表人 (操作員 )與過程 (機器 /設備 )之間的接口。控制器是控制過程的實際單元。因此，在操作員和 WinCC flexible (位于 HMI 設備端 )之間以及 WinCC flexible 和控制器之間均存在一個接口。 HMI 軟件 WinCC flexible 是用前瞻性的自動化理念，針對具有簡單高效的工程特征的機器級而設計的。 WinCC flexible 綜合了下列優點：直接的處理方式、透明性、靈活性。WinCC flexible 的組件如下： 1． WinCC flexible 工程系統： WinCC flexible 工程系統是用于處理所有基本組態任務的軟件。 WinCC flexible 版本決定了在 SIMATIC HMI 系列中，可以組態哪種 HMI 設備。 2． WinCC flexible 運行系統： WinCC flexible 運行系統是用于過程可視化的軟件。在運行系統中，您可以在過程模式下執行項目。 3． WinCC flexible 選件： WinCC flexible 選件可以擴展 WinCC flexible 的標準功能。每個選件需要一個單獨的許可證。 建立項目 打開 WinCC flexible 軟件，點擊項目，利用項目向導創建一個新項目，選擇項目類型中依據本項目要求選擇小型設備，點擊下一步進入 HMI 設備和控制器中， HMI 選擇1024*768，連接選擇 MPI/DP 通訊，控制器選擇 S7300。點擊下一步進入畫面模板以畫面提示的選擇相應完成畫面瀏覽、系統畫面、庫、項目信息等步驟。 創建項目，創建畫面 如圖 51， 52 所示。 吉林化工學院畢業設計說明書 27 圖 51 創建項目 圖 52 創建畫面 創建變量 創建項目之后，點擊左側項目欄中的通訊下的變量，進行變量的創建，如圖 53， 54所示。 基于 WinCC 的液體混合仿真系統設計 28 圖 53 創 建變量 圖 54 變量鏈接 創建變量是使觸摸屏與下位機通訊的必要途徑，所以在變量的連接中，要注意正確的地址鏈接， 觸摸屏變量在下位機程序中，需要在 I 點下并上 M 點。在觸摸屏變量設置中 ，要設置所并的 M 點。在變量鏈接的過程中，要注意地址正確，否則會導致觸摸屏不吉林化工學院畢業設計說明書 29 能與下位機進行通訊。 創建觸摸屏畫面 在觸摸屏的設計中，創建過程畫面是一個很重要的部分，它所創建的畫面簡單易懂，人們通過它能進行直觀的操作，可以對上位機畫面進行直接控制。本設計主要創建 5 個畫面，分別是：登錄畫面、啟動畫面、配方畫面、調速畫面、報 警畫面。 創建登錄畫面 打開已創建好的項目，點擊右側欄內的畫面，單擊右鍵，選擇添加畫面，同時也可重命名畫面，如圖 55， 56 所示。 圖 55 編輯用戶管理 圖 56 創建登錄畫面 基于 WinCC 的液體混合仿真系統設計 30 創建啟動畫面 啟動畫面的創建主要涵蓋本次設計所需的主要控制部分，包括系統的啟動，停止，配方選擇及調速。如圖 57 所示。 圖 57 創建啟動畫面 在啟動畫面上創建所需按鈕，本次設計中，在啟動畫面上添加 4 個按鈕，點擊右側簡單對象中的按鈕，在畫面上進行拖動，即可出現按鈕，選擇按鈕，點擊右鍵， 選擇屬性內的事件中的按下，選擇函數 ActivateScreen，選擇按鈕名稱所對應的畫面，如：配方按鈕，在畫面名中應選擇配方畫面即可。 在啟動按鈕中，選擇函數時，將變量 START 進行置位。在退出按鈕中，選擇函數時，選擇 StopRuntime 即可。 創建配方畫面 配方控制畫面，主要涵蓋 3 種不同的配方的按鈕，以及下一步要用到的調速按鈕。如圖 58 所示。 吉林化工學院畢業設計說明書 31 圖 58 創建配方畫面 在配方畫面中進行配方的選擇，在配方按鈕中，要進行與變量的鏈接，才能實現配方選擇的功能，點擊屬性中的動畫，選擇可見性，與 相應的變量進行鏈接，如：配方 A與變量 fA 鏈接。在事件中的按下中，對相應的變量進行置位。 配方選擇結束后，要進行調速，即要添加一個調速按鈕。用以進入調速畫面，進行調速。 創建調速畫面 調速畫面主要涵蓋低速調節，高速調節 。 點擊按鈕，選擇屬性中的動畫，點擊可見性，進行相應的變量鏈接。在事件的按下中，對相應的變量進行置位即可。 調速主要是指在兩種液體混合時，利用電機的運轉速度發生改變，使兩種液體進行充分的混合。本次設計中，電機的調速是根據變頻器的調節才得以進行，變頻器的應用將在下章進行詳細的說明。如圖 59 所示。 基于 WinCC 的液體混合仿真系統設計 32 圖 59 創建調速畫面 觸摸屏與下位機的連接 在觸摸屏與下位機的通訊中，變量連接是其中的一部分。還需要在左側框圖內連接中 進行連接。點擊通訊驅動程序，選擇 SIMATIC S7 300/400。參數默認為系統所給定值。 如圖 510 所示。 圖 510 觸摸屏與下位機連接 吉林化工學院畢業設計說明書 33 第 6 章 變頻器控制 西門子 MICROMASTER 4 變頻器概述 20xx 年，西門子標準傳動部向中國市場投放了全新一代 MM4 系列標準變頻器，包括緊湊型 MM410 系列，基本型 MM420 系列，節能型 MM430 系列和矢量型 MM440 系列。 MM440 變頻器特點 MM440 主要特性：易于安裝，參數設置簡單；易于調試；牢固的 EMC 設計；可由IT 電源供電；對控制信號響應快速而且可重復；參數設置范圍廣泛，確保其可對廣泛的應用對象進行配置；電纜連接簡單；具有多個繼電器輸出；具有多個模擬量輸出（ 020mA）； 6 個帶隔離的數字輸入，并可切換為 NPN/PNP 接線；有多種可選件供用戶選用：用于與 PC 通信模塊，基本操作面板（ BOP），高級操作板（ AOP），用于進行現場總線通信的 PROFIBUS 通信模塊。 性能特 征：快速電流限制（ FCL）功能，避免運行中不應用有的跳閘；內置直流注入制動；復合制動功能改善了制動特性；內置的制動單元（僅限外形尺寸為 A 至 F 的MM440 變頻器）；自由功能塊；動力制動的緩沖功能；定位控制的斜坡下降曲線。 保護特性：過電壓 /欠電壓保護；變頻器過熱保護；接地故障保護；短路保護； PTC/KTY電機保護器。 MM440 變頻器按鈕操作 本次設計在液體混合攪拌時，利用了變頻器的調節來進行對電機轉速的調節，所以電機調速的控制要求需要利用變頻器基本操作面板（ BOP）來更改變頻器的各個參數去實現。 BOP 具有五位數字的七段顯示，用于顯示參數的序號和數值，報警和故障信息，以及該參數的設定值和實際值。 BOP 不能存儲參數的信息。 BOP 基本操作面板上的按鈕功能如表 61所示。 基于 WinCC 的液體混合仿真系統設計 34 表 61 BOP 基本操作面板上的按鈕功能 顯示 /按鈕 功能 功能的說明 狀態顯示 LCD 顯示變頻器當前的設定值。 起動變頻器 按此鍵起動變頻器。缺省值運行時此鍵是被封鎖的。為了使此鍵的操應設定 P0700=1。 停止變頻器 OFF1：按此鍵，變頻器將按選定的斜坡下降速率減速停車 .缺省值運行時此鍵被封鎖；為了 允許此鍵操作，應設定 P0700=1。 OFF2：按此鍵兩次（或一次，但時間較長）電動機將在慣性作用下自由停車此功能總是 “使能 ”的。 改變電動機轉動方向 按此鍵可以改變電動機的轉動方向。電動機的反向用負號（－）表示或用閃爍的小數點表示。缺省值運行時此鍵是被封鎖的，為了使此鍵的操作有效，應設定 P0700=1。 電動機點動 在變頻器無輸出的情況下按此鍵，將使電動機起動，并按預設定的點動頻率運行。釋放此鍵時，變頻器停車。如果變頻器 /電動機正在運行，按此鍵將不起作用。 功能 此鍵用于瀏覽輔助信息。 變 頻器運行過程中，在顯示任何一個參數時按下此鍵并保持不動 2 秒鐘，將顯示以下參數值（在變頻器運行中，從任何一個參數開始）： 1. 直流回路電壓（用 d 表示 – 單位： V） 2. 輸出電流（ A） 3. 輸出頻率（ Hz） 4. 輸出電壓（用 o 表示 – 單位： V）。 5. 由 P0005 選定的數值（如果 P0005 選擇顯示上述參數中的任何一個（ 3 4，或 5）， 這里將不再顯示）。 連續多次按下此鍵，將輪流顯示以上參數。 跳轉功能 在顯示任何一個參數（ rXXXX 或 PXXXX）時短時間按下此鍵，將立即跳轉到 r0000, 如果需要的話，您可以接著修改其它的參數。跳轉到 r0000 后，按此鍵將返回原來的顯示點。 訪問參數 按此鍵即可訪問參數。 增加數值 按此鍵即可增加面板上顯示的參數數值。 減少數值 按此鍵即可減少面板上顯示的參數數值 . 吉林化工學院畢業設計說明書 35 變頻器與 PLC 實現固定頻率控制過程 目的 本次設計利用變頻的調整頻率來實現電機調速， 所以要利用變頻器與 PLC 實現固定頻率控制。 本次設計采用 2 段固定頻率控制，按下 SB1 按鈕允許電機運行；按下 SB3 按鈕電機運行在固定頻率 1（設定為 15Hz）；按下 SB4 按鈕電機運行在固定頻率 1（設定為 30Hz）；按下 SB2 按鈕電機停止運行。具體控制接線圖如圖 61 所示。 P L C5679D I N 1D I N 2D I N 3+ 2 4 V2 8M M 4 4 0U VWM 3 `Q SQ 5 . 0Q 5 . 1Q 5 . 2I 5 . 0I 5 . 1I 5 . 2I 5 . 3+ 2 4 VS B 1S B 2S B 3S B 4 圖 61 MM440變頻器加 PLC實現固定頻率控制接線圖 變頻器數字輸入及對應 PLC 輸出變量約定如表 62 所示。 基于 WinCC 的液體混合仿真系統設計 36 表 62 變頻器數字輸入及對應 PLC 輸出量約定表 變頻器端口 數字輸入號 對應 PLC 輸出點 對應參數 說明 5 1 P0701 設定為 2 段固定頻率，每一頻率的頻率可以分別由 P100P1002 參數設置 6 2 P0702 7 3 P0703 可由 P0703 參數設置為電機運行，停止控制端 PLC 數字輸入變量約定如表 63 所示。 表 63 PLC 數字量輸入約定表 按鈕 對應 PLC 輸入點 功能描述 SB1 電機運行 SB2 電機停止 SB3 電機運行時，以固定頻率 1 運行 SB4 電機運行時，以固定頻率 2 運行 2 段固定頻率控制狀態如表 64 所示。 表 64 2段固定頻率控制狀態表 固定頻率 ,“ 6”端口 ,“ 5”端口 對應頻率設置參數 頻率（ Hz） 近似轉速（ r/min） 1 0 1 P1001 15 418 2 1 0 P1002 30 837 OFF 0 0 0 0 操作步驟 1． 按圖 61 連接電路，確認無誤后，合上變頻器電源空氣開關 QS。 2． 復位為出廠時變頻器的缺省設置值。參數號 P0010，出廠缺省值 0，設置值 30；參數號 P0970，出廠缺省值 0，設置值 1. 3． 設置電動機參數。參數設置完成后， P0010=0，變頻器進入“運行準備就緒”狀態。 4． 設置 2 段固定頻率控制參數，如表 65 所示 。 吉林化工學院畢業設計說明書 37 表 65 2段固定頻率控制參數表 參數號 出廠值 設置值 說明 P0003 1 1 設用戶訪問級為標準級 P0004 0 7 命令和數字 L/O P0700 2 2 命令源選擇由端子排輸入 P0003 1 2 設用戶訪問級為拓展級 P0004 0 7 命令和數字 L/O P0701 1 17 選擇固定頻率 P0702 1 17 選擇固定頻率 P0703 1 1 ON 接通正轉， OFF 停止 P0003 1 1 設用戶訪問級為標準級 P0004 2 10 設定值通道和斜坡函數發生器 P1000 2 3 選擇固定頻率設定值 P0003 1 2 設用戶訪問級為拓展級 P0004 0 10 設定值通道和斜坡函數發生器 P1001 0 20 選擇固定頻率 1(Hz) P1002 5 30 選擇固定頻率 2(Hz) 基于 WinCC 的液體混合仿真系統設計 38 第 7 章 上位機與 PLCSIM 的仿真 S7PLCSIM 簡介 設計好 PLC 的用戶程序后，需要對程序進行調試，一般用 PLC 的硬件來調試程序。但是，在許多情況下，沒有硬件設備，或者直接應用硬件調試可能會存在些風險，所以，首先要對程序進行仿真調試。 S7PLCSIM 與 STEP7 編程軟件集成在一起，可以在開發階段發現和排除錯誤，提高用戶程序的質量。 S7PLCSIM 的主要功能 S7PLCSIM 可以在計算機上對 S7300/40